W 1615 roku Ludovico uzyskał doktorat z prawa kanonicznego na uniwersytecie w Bolonii, po czym kontynuował naukę w jezuickim Collegio Romano i rozpoczął pracę w Kurii. Ale jego prawdziwa kariera rozpoczęła się w 1621 roku, gdy papieżem został jego schorowany stryj Alessandro Ludovisi, który przyjął imię Grzegorz XV. Ludovico stanął u jego boku zaraz po nominacji i niemal codziennie musiał się liczyć ze śmiercią swego protektora, który powierzył mu najbardziej znaczące stanowiska kościelne i administracyjne w Państwie Kościelnym. W trakcie krótkiego pontyfikatu stryja – trwającego tylko 29 miesięcy – przyniosły mu one zawrotne sumy. Przeznaczył je na budowę podmiejskiej rezydencji oraz na fundację kościoła, który miał być dowodem wielkości rodu Ludovisi i podkreślać jego nierozłączny związek z zakonem jezuitów. Kościół Sant’Ignazio, bo o nim mowa, miał stać się zapierającą dech w piersiach świątynią upamiętniającą założyciela zakonu, św. Ignacego Loyolę, ale też papieża i jego nepota, którzy tego pierwszego wynieśli na ołtarze. Stało się to możliwe dzięki gigantycznym sumom (200 tys. skudów) zainwestowanym na początku budowy, jak i odpowiednim wypłatom zagwarantowanym testamentem.

Swoich współpracowników kardynał powoływał, rzecz jasna, z szeregów jezuitów. W politycznie skomplikowanym systemie klientów i wrogów papieża trudno było Ludovicowi pozyskać oddanych i lojalnych duchownych w samej Kurii. Kruche zdrowie Grzegorza XV niosło niebezpieczeństwo jego rychłej śmierci, a co za tym idzie, końca kariery i spotkania się z nieprzychylnością kolejnego biskupa Rzymu, gdyż takie były realia ówczesnej polityki watykańskiej. Współpracownicy jednego papieża mogli liczyć tylko na niego, następny mógł ich nie tylko zwolnić, ale i zniszczyć, w zależności od tego, jak wielka była niechęć do poprzednika. Wykształceni i lojalni jezuici stojący u boku papieża Grzegorza XV stanowili zatem siłę, zarówno jego i jego nepota, za co musieli jednak srogo zapłacić w późniejszych latach. Doraźnie Towarzystwo Jezusowe uzyskało opiekę papieską mimo ataków niektórych kurialistów oraz dominikanów i franciszkanów, którzy nieprzychylnym okiem patrzyli na sukcesy misjonarzy jezuickich, zarzucając im daleko idące odstępstwa od chrześcijańskiej ortodoksji. W imieniu swego schorowanego stryja Ludovico prowadził też dynamiczną politykę rodową, aranżując małżeństwa na przykład z przedstawicielami rodu Aldobrandini.

Jednakże w pamięci potomnych kardynał Ludovisi przetrwa przede wszystkim jako wielki kolekcjoner i mecenas sztuki, który w krótkim czasie stworzył zbiór obiektów antycznych porównywalny z tym zgromadzonym przez jego rywala i konkurenta – Scipione Borghese.  Poza kilkoma wyjątkami nie interesowała go natomiast sztuka współczesna. Jego zbiory oglądać można w rzymskim muzeum Museo Nazionale Romano – Palazzo Altemps, a najcenniejsze z eksponowanych tam obiektów do dzisiaj noszą przydomek Ludovisi (Hera Ludovisi, Tron Ludovisi). Kolekcja kardynała była imponująca – 216 rzeźb i płaskorzeźb, 94 popiersia i inne antyczne przedmioty, które znalazły się w jego podmiejskiej rezydencji. Z należących do niej budynków do dziś zachowało się jedynie Casino Ludovisi ze wspaniałymi malowidłami faworyzowanego przez kardynała artysty – Guercina.

Śmierć papieża Grzegorza XV nastąpiła w 1623 roku. Na zwołanym konklawe Ludovisi sympatyzował z obozem hiszpańskim, którego interesy stały w sprzeczności z profrancuskim obozem Maffeo Barberiniego –  ostatecznym zwycięzcą tego pojedynku. Po jego wyborze na papieża (który przyjął imię  Urban VIII) Ludovico popadł z nim w konflikt. Początkowo nie był on nazbyt ostry, ale później przybrał na sile, co spowodowało też opuszczenie przez Ludovisiego wspaniałej rezydencji (Villa Ludovisi), pozostawienie niedokończonych prac przy kościele Sant’Ignazio i wyjazd do Bolonii, gdzie kardynał rychło zmarł w wieku 37 lat na doskwierający mu, podobnie jak jego stryjowi, artretyzm. Jego zwłoki przewiezione zostały w 1632 roku z Bolonii do Rzymu, do prowizorycznego grobu zaplanowanego w kościele Sant’Ignazio. Na grobowiec czekać musiał prawie sto lat. Ale warto było – uwieczniony został wraz ze swym stryjem potężnym, monumentalnym pomnikiem nagrobnym w 1717 roku.